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PROYECTO FIN DE CARRERA
Ampliación de los Sistemas RFID en el Robot Maggie
Ingeniería de Telecomunicación
Autora: Marta Yébenes Calvino
Tutores: Ana del Valle Corrales
 Miguel Ángel Salichs
 
Leganés, Octubre de 2011
 
 
 
 
 
Índice general
 
Introducción............................................................................................................. 1 1.1 Motivación ......................................................................................................... 1 1.2 Objetivos ............................................................................................................ 1 1.3 Estructura de la memoria .................................................................................. 2
 
Tecnología RFID........................................................................................................ 3 2.1 ................3.. .................................................................................ión ....tnorudccI 2.2 .... .iaorstHi.......................................... 5................................................................ 2.3  ..................................................................... 5Arquitectura de los sistemas RFID 2.3.1 Componentes y principios de funcionamiento ..................................................... 6 2.3.2 Etiquetas. ............................................................................................................... 7 2.3.3 Lector ................................................................................................................... 10 2.3.4 Antenas................................................................................................................ 11 2.3.5 Sistema de gestión de la información ................................................................. 12 2.4 Frecuencias de operación ................................................................................ 12 2.4.1 Banda de Baja Frecuencia (LF)............................................................................. 13 2.4.2 Banda de Alta Frecuencia (HF) ............................................................................ 13 2.4.3 Banda de Ultra Alta Frecuencia (UHF)................................................................. 13 2.4.4 Microondas.......................................................................................................... 15 2.5 Estándares RFID ............................................................................................... 15 2.5.1 Normas ISO.......................................................................................................... 15 2.5.2 Normas ETSI ........................................................................................................ 16 2.5.3 Estándar EPC........................................................................................................ 17 2.6 en el campo de la RobóticaAplicaciones RFID  ................................................ 20  
Sistemas RFID en el Robot Maggie .......................................................................... 23 3.1 ................cuicrtdo....nó. ................................In................................................2 3 3.2  .......................................................................................... 24Sistema RFID en HF 3.3 Análisis de requisitos ....................................................................................... 26 3.3.1 Requerimientos de Hardware ............................................................................. 26 3.3.2 Requerimientos de Software .............................................................................. 27 3.4 Sistema RFID en UHF........................................................................................ 27 3.4.1 Lectores RFID....................................................................................................... 27 3.4.2 Etiquetas RFID ..................................................................................................... 30 3.4.3 Estándar EPC Clase 1 Generación 2..................................................................... 31
 
III
Habilidades RFID para el Robot Maggie................................................................... 37 4.1 Inodtrciuc............ón .................................................................................7 3........ 4.2 Arquitectura Software del Robot Maggie........................................................ 37 4.3 Diseño de la Arquitectura Software para las Habilidades RFID....................... 38 4.4 Ampliación de las Habilidades RFID................................................................. 39 4.4.1 Bibliotecas OBID .................................................................................................. 39 4.4.2 Interfaz de Programación RFID ........................................................................... 46 4.4.3 Elementos de la arquitectura AD para las Habilidades RFID............................... 48 4.4.4 Habilidad de Lectura RFID ................................................................................... 51 4.4.5 Habilidad de Escritura RFID ................................................................................. 56  
Resultados experimentales..................................................................................... 59 5.1 9....5 ..................................................................nIrtdocuicnó.. ............................. 5.2 Pruebas con los lectores UHF .......................................................................... 59 5.2.1 Detección de etiquetas ....................................................................................... 59 5.2.2 Rango de lectura ................................................................................................. 60 5.2.3 Tiempos de lectura.............................................................................................. 60 5.2.4 Tiempos de escritura........................................................................................... 61 5.3 Pruebas con la Habilidad de Navegación......................................................... 61
 
Conclusiones y líneas futuras .................................................................................. 65 6.1 Conclusiones .................................................................................................... 65 6.2 Líneas futuras................................................................................................... 66  
Presupuesto ........................................................................................................... 67 7.1 Estimación de costes........................................................................................ 67
 
Glosario ................................................................................................................. 69  
Referencias ............................................................................................................ 73  
Configuración de los lectores RFID: Programa ISOStart............................................ 75 A.1 Manual de instalación.......................................................................................... 75 A.1.1 Instalación del driver USB para los lectores OBID.................................................... 75 A.1.2 Instalación del programa ISOStart ........................................................................... 77 A.2 Quick Start Wizard ............................................................................................... 77 A.3 Descripción del programa ISOStart ..................................................................... 80 A.3.1 Comandos................................................................................................................. 81
 
 
 
 
 
Índice de figuras
 
Figura 1 – Perspectiva de las tecnologías de Identificación Automática más importantes.......... 3 Figura 2 – Elementos de un sistema RFID ..................................................................................... 6 
Figura 3 – Etiquetas pasivas .......................................................................................................... 7 
Figura 4 – Ejemplos de tags activos de la empresa Kimaldi .......................................................... 8 
Figura 5 – Tags RFID de diferentes formas y tamaños ................................................................ 10 
Figura 6 – Lectores fijo y móvil de la empresa Motorola............................................................ 11 
Figura 7 – Tags RFID con distintos tipos de antena..................................................................... 11 
Figura 8 – Bandas de frecuencia RFID ......................................................................................... 12 
Figura 9 – Código EPC versión 96 bits ......................................................................................... 18 
Figura 10 – Ejemplos de robots de servicio con tecnología RFID................................................ 21 Figura 11 – Ejemplo de robots móviles con tecnología RFID ...................................................... 22 
Figura 12 – Robot Pioneer 2 con lectores RFID para navegación ............................................... 22 
Figura 13 – Sistema RFID HF en el robot Maggie ........................................................................ 23 
Figura 14 – Lector RFID HF de la empresa FEIG Electronic ......................................................... 25 
Figura 15 – Lector ID ISC.MRU200i de FEIG Electronic ............................................................... 28 
Figura 16 – Posición de los lectores UHF en el robot Maggie ..................................................... 30 
Figura 17 – Etiqueta papel Frog EPC C1 Gen2............................................................................. 30 
Figura 18 – Símbolos PIE ............................................................................................................. 32 
Figura 19 – Mapa lógico de memoria.......................................................................................... 34 
Figura 20 – Asignación de la memoria para etiquetas EPC Clase 1 Gen 2 .................................. 35 
Figura 21 – Arquitectura Automática-Deliberativa ..................................................................... 38 Figura 22 – Arquitectura del sistema RFID.................................................................................. 39 
Figura 23 – Componentes software para Linux (32-bit x86)....................................................... 40 
Figura 24 – Estructura interna de la biblioteca FEUSB................................................................ 42 
Figura 25 – Estructura interna de la biblioteca FEISC ................................................................. 43 
Figura 26 – Clases de la biblioteca FEDM.................................................................................... 44 
Figura 27 – Componentes de la clase FEDM_ISCReaderModule ................................................ 45 
 
V
Figura 28 – Estructura Tdatos_etiqueta para almacenar información de etiquetas HF ............. 49 
Figura 29 – Estructura Tdatos_etiqueta_uhf para almacenar información de etiquetas UHF ... 49 
Figura 30 – Datos que representa el código EPC ........................................................................ 50 
Figura 31 – Esquema de comunicación para la habilidad de lectura RFID.................................. 51 
Figura 32 – Diagrama de flujo para la función proceso() de la habilidad de lectura .................. 53 
Figura 33 – Diagrama de flujo del algoritmo para evitar lecturas repetidas .............................. 54 
Figura 34 – Diagrama de clases de la habilidad de lectura ......................................................... 55 
Figura 35 – Esquema de comunicación para la habilidad de escritura RFID............................... 56 
Figura 36 – Diagrama de flujo para la función proceso() de la habilidad de escritura ............... 57 
Figura 37 Diagrama de clases de la habilidad de escritura ...................................................... 58 
Figura 38 – Posición del lector y etiqueta RFID para la navegación............................................ 62 
Figura 39 –Wizard para la instalación de los driver USB en Windows Vista............................... 76 
Figura 40 – Último paso en el wizard para la instalación de los driver USB ............................... 76 
Figura 41 – Instalación del software del controlador ................................................................. 77 
Figura 42 – Paso 1: detección del lector ..................................................................................... 78 
Figura 43 – Paso 2: selección del tipo de etiquetas .................................................................... 78  
Figura 44 – Paso 3: selección del modo del lector ...................................................................... 79 Figura 45 – Pasos 4, 5 y 6: verificación de los resultados ........................................................... 80 
Figura 46 – Zonas del programa ISOStart.................................................................................... 81 
Figura 47 – Resultados del comandoInventory2..........8 .................................................... ............ 
Figura 48 – Resultados del comandoRead................................................................................. 83 
Figura 49 – Resultados del comandoWrite................................................................................ 84 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de tablas
 
Tabla 1 – Cuadro comparativo de las tecnologías RFID y código de barras.................................. 4 
Tabla 2 - Cuadro comparativo de las etiquetas activas y pasivas ................................................ 8 
Tabla 3 – Bandas de frecuencia permitidas para RFID según regiones ...................................... 14 
Tabla 4 – Normas ISO para las bandas de frecuencia RFID ......................................................... 16   
Tabla 5 – Normas ETSI para las bandas de frecuencia RFID........................................................ 17 
Tabla 6 – Clasificación por clases de las etiquetas EPC............................................................... 18 
Tabla 7 – Principales características de los lectores HF .............................................................. 25 
Tabla 8 – Principales características de los lectores UHF............................................................ 28 
Tabla 9 – Configuración de los LEDs del lector............................................................................ 29 
Tabla 10 – Principales características de las etiquetas papel Frog EPC C1 Gen2........................ 31 
Tabla 11 Rango de valores para los códigos de error .............................................................. 41 
Tabla 12 – Versiones de las bibliotecas OBID para los lectores HF y UHF .................................. 41   
Tabla 13 – Tiempos de lectura por bloques y completo ............................................................. 60 Tabla 14 – Costes de material (hardware) .................................................................................. 67 Tabla 15 – Costes material (software) ........................................................................................ 68 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VII
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos
 
En primer lugar, dar las gracias a las dos personas que sin ellas hoy no estaría aquí, mis padres, por todo el cariño, la comprensión y la confianza que han tenido siempre en mí.
A mi hermana, otro de los pilares de mi vida; por ser mi referente y abrirme el paso en el mundo de las telecomunicaciones.
A toda mi familia, por darme ánimo para seguir adelante.
A mis tutores, Miguel Ángel Salichs, por brindarme la oportunidad de realizar este proyecto en el grupo Robotics Lab y permitirme conocer a “Maggie”; a Ana Corrales, por sus consejos y toda la ayuda recibida para la realización de este proyecto.
A los compañeros del laboratorio, siempre dispuestos a ayudar; especialmente a Fernando Alonso, por todas las dudas resueltas.
A todas las personas que he conocido a lo largo de la carrera y que más que compañeros han sido amigos. Aunque se termine esta etapa, sé que podré seguir contando con ellos. En especial dar gracias a Irene, con la que he compartido tantos momentos, incluida nuestra estancia en Dinamarca, y a Rubén, a los que admiro y que han sabido despertar en mí las ganas de querer saber más.
Y, por supuesto, a mis amigos de toda la vida que, a pesar de todo este tiempo, siguen a mi lado. A Graci, María y Eva, por estar siempre ahí y representar todo lo que significa la palabra amistad.
 
A todos, gracias.
 
 
 
 
 
 
 
 
IX